CH623801A5

CH623801A5 -

Info

Publication number: CH623801A5
Application number: CH961076A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dr Ing Dipl Ing Hums
Original assignee: Ytong Ag
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1981-06-30
Also published as: JPS5757423B2; JPS5230809A; BE844684A; US4119470A; DE2533774C2; DE2533774A1; SE426235B; NL7608330A; AT373228B; SE7606407L; ATA25176A

Description

Die Erfindung betrifft eine keramische, insbesondere schnellbranntgeeignete Masse, im wesentlichen bestehend aus einer Kalk- und Tonkomponente und Wasser, sowie ein Verfahren zur Herstellung.der keramischen Masse und ihre Verwendung zur Herstellung von Steinguterzeugnissen. The invention relates to a ceramic, in particular quick-fire suitable mass, consisting essentially of a lime and clay component and water, as well as a process for the production of the ceramic mass and its use for the production of earthenware products.

Steingutmassen für Kalk- oder Feldspatsteingut werden in grossen Mengen zur Produktion von keramischen Gegenständen, insbesondere von Wandfliesen und Geschirrsteingut, hergestellt. Als wesentliche Rohstoffe dienen in der Regel Tone, Quarzmehle, Kalkspat und Flussmittel wie Feldspäte, Syenite usw. Diese Steingutmassen werden bei Temperaturen von etwa 1000-1100°C gebrannt. Dabei müssen sie relativ langsam aufgeheizt und lange gebrannt werden. Eine Ofenreise beträgt etwa 24 Stunden. Earthenware for lime or feldspar earthenware is produced in large quantities for the production of ceramic objects, in particular wall tiles and crockery. Clay, quartz powder, calcite and fluxes such as feldspar, syenite, etc. are generally used as the main raw materials. These earthenware masses are fired at temperatures of around 1000-1100 ° C. They have to be heated up relatively slowly and burned for a long time. A kiln trip takes about 24 hours.

Um die langen Brennzeiten abzukürzen, sind in der keramischen Industrie in den letzten Jahren zahlreiche Versuche gemacht worden, schnellbranntgeeignete Massen zu entwik-keln. Die Wandfliesenindustrie in Amerika verwendet schnellbranntgeeignete Massen auf der Basis von Ton-Wollastonit oder von Ton-Talk-Dolomit. In Deutschland und insbesondere auch in Mitteleuropa werden solche Massen nicht verwendet, weil es an geeigneten Rohstoffen bzw. Lagerstätten von Wollastonit und Talk fehlt. Es sind daher Versuche unternommen worden, Wollastonit oder andere Calciumsilikate, z.B. Diopsit, zu synthetisieren und in der keramischen Industrie als Rohstoffe einzusetzen. Die aus synthetischem Wollastonit hergestellten Massen haben sehr gute Schnell-brannteigenschaften. Zu einem nennenswerten Einsatz des Wollastonits in der Wandfliesenindustrie ist es allerdings nicht gekommen, da der synthetische Wollastonit als Rohstoff für die Wandfliesenindustrie zu teuer ist. In order to shorten the long firing times, numerous attempts have been made in the ceramic industry in recent years to develop masses suitable for rapid firing. The wall tile industry in America uses quick-firing compositions based on clay wollastonite or clay talc dolomite. Such materials are not used in Germany and especially in Central Europe because there is a lack of suitable raw materials or deposits of wollastonite and talc. Attempts have therefore been made to use wollastonite or other calcium silicates, e.g. Diopsite, to be synthesized and used as raw materials in the ceramic industry. The masses made of synthetic wollastonite have very good fast-burning properties. However, there was no significant use of wollastonite in the wall tile industry because synthetic wollastonite is too expensive as a raw material for the wall tile industry.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere schnellbranntgeeignete keramische Masse zu schaffen, die sich zur Herstellung von Kalksteingut eignet und deren Rohstoffe billig sind. The object of the present invention is to create a ceramic mass which is particularly suitable for rapid firing and which is suitable for the production of limestone and whose raw materials are cheap.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine keramische, insbesondere schnellbranntgeeignete Masse, im wesentlichen bestehend aus einer Kalk- und Tonkomponente und Wasser, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie als Kalkkomponente ein aus einem hydrothermal gehärteten, überwiegend Kugelporen aufweisenden hochporösen Kalk-Sand-Produkt gebildetes Produkt enthält. The object of the invention is therefore a ceramic, in particular quick-firing suitable mass, consisting essentially of a lime and clay component and water, which is characterized in that it as a lime component is a product formed from a hydrothermally hardened, predominantly spherical pored lime-sand product contains.

Die Kalkkomponente wird vorteilhaft im wesentlichen aus einem Gemenge von Kalk, Zement, Quarzsand, Wasser und einem Treib- oder Schaummittel hergestellt. Hierzu werden beispielsweise Kalk, Zement und Quarzsand zunächst in einem Zwangsmischer unter Zusatz von Wasser und Treiboder Schaummitteln chargenweise innig gemischt. Als gasentwickelnde Treibmittel werden z.B. entfettetes Aluminiumpulver, Wasserstoffperoxyd oder Chlorkalk verwendet. Das Gemenge wird vorzugsweise nach dem ersten Abbinden in Druckkesseln gehärtet. Ein für die Zwecke der Erfindung sehr gut geeignetes Gemenge zur Herstellung der Kalkkomponente enthält beispielsweise, bezogen auf die Trockensubstanz: The lime component is advantageously produced essentially from a mixture of lime, cement, quartz sand, water and a blowing or foaming agent. For this purpose, for example, lime, cement and quartz sand are first mixed in batches in a compulsory mixer with the addition of water and blowing or foaming agents. As gas-developing blowing agents e.g. degreased aluminum powder, hydrogen peroxide or chlorinated lime. The batch is preferably hardened after the first setting in pressure vessels. A mixture which is very well suited for the purposes of the invention for the production of the lime component contains, for example, based on the dry matter:

15 - 30 Gew.-% gebrannten Kalk 3-15 Gew.-% Zement 15-30% by weight of quicklime 3-15% by weight of cement

55-82 Gew.-% Quarzsand einer Korngrösse von 90 Gew.-% kleiner 90 um 55-82% by weight quartz sand with a grain size of 90% by weight less than 90 µm

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

623801 623801

Insbesondere geeignet ist ein Gemenge, das A mixture which is particularly suitable

20 Gew.-% gebrannten Kalk 5 Gew.-% Portland-Zement 20% by weight of quicklime 5% by weight of Portland cement

75 Gew.-% Quarzsand einer Korngrösse von 90 Gew.-% kleiner 90 (im enthält. 75% by weight of quartz sand with a grain size of 90% by weight less than 90 (in.

Die gehärtete Kalkkomponente weist in der Regel Raumgewichte von etwa 0,4 - 0,8 g/cm3 auf und besitzt eine Porosität von etwa 60-90%, wobei das Porengefüge überwiegend aus Kugelporen besteht. Sie ist im wesentlichen aus Quarzkörnern aufgebaut, die über ein Bindemittelgerüst aus Cal-ciumsilikathydraten miteinander verkittet sind, wobei der Quarzkornanteil etwa 60-80 Gew.-% betragen kann. Derartige Produkte sind als Formkörper an sich bekannt und werden unter den Bezeichnungen Gas-, Leicht- oder Schaumbeton gehandelt. Sie haben etwa die folgende chemische Zusammensetzung: The hardened lime component generally has a density of about 0.4-0.8 g / cm3 and a porosity of about 60-90%, whereby the pore structure mainly consists of spherical pores. It is essentially composed of quartz grains cemented to one another via a binder structure made from calcium silicate hydrates, the quartz grain fraction being approximately 60-80% by weight. Products of this type are known per se as molded articles and are sold under the names gas, lightweight or foam concrete. They have the following chemical composition:

Si02 Si02

50 50

- 55 - 55

Gew.-% % By weight

CaO CaO

20 20th

- 25 - 25th

Gew.-% % By weight

Fe203 Fe203

0,5 0.5

- 1,5 - 1.5

Gew.-% % By weight

Al2Oa Al2Oa

3 3rd

- 8 - 8th

Gew.-% % By weight

MgO MgO

2 2nd

- 3 - 3rd

Gew.-% % By weight

Glüverlust Loss of glow

15 15

- 20 - 20th

Gew.-% % By weight

Die erfindungsgemässe keramische Masse enthält Steinguttone und die Kalkkomponente in einem Mischungsverhältnis nach Gewichtsteilen von Tonsubstanz: Kalkkomponente von vorzugsweise 95 : 5 bis 40 : 60, insbesondere von 75 : 25 bis 50 : 50. Darüber hinaus enthält die Masse vorzugsweise etwa 6 Gew.-% Wasser und ggf. an sich bekannte Flussmittel wie Feldspäte vorzugsweise zu einem Anteil von 2-10 Gew.-%. The ceramic mass according to the invention contains earthenware clays and the lime component in a mixing ratio according to parts by weight of clay substance: lime component of preferably 95: 5 to 40:60, in particular 75: 25 to 50:50. In addition, the mass preferably contains about 6% by weight. Water and possibly fluxes known per se, such as feldspar, preferably in a proportion of 2-10% by weight.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen keramischen Masse werden Steinguttone unter Zusatz von etwa 30 Gew.-% Wasser mit der Kalkkomponente vorzugsweise in einer keramischen Kugelmühle eisenfrei vermählen, bis daraus zunächst ein keramischer giessfähiger Schlicker entsteht. Falls erforderlich, können auch Flussmittel, beispielsweise Feldspäte, in Mengen von 2-10 Gew.-% mitvermahlen werden und ausserdem Verflüssigungsmittel vorzugsweise in Mengen von 0,1 - 0,7 Gew.-% zugesetzt werden. Als Verflüssigungsmittel dienen in erster Linie Wasserglas- oder sodaenthaltende Verflüssiger, die beispielsweise unter der Bezeichnung Form-sil bekannt sind. Der Schlicker wird dann bis auf eine Pressfeuchte von etwa 6 Gew.-% getrocknet, vorzugsweise sprühgetrocknet, und die daraus resultierende Masse granuliert. To produce the ceramic mass according to the invention, earthenware clays are preferably iron-milled with the lime component in a ceramic ball mill, with the addition of about 30% by weight of water, until a ceramic, pourable slip is initially obtained therefrom. If necessary, fluxes, for example feldspars, can also be ground in amounts of 2-10% by weight and, moreover, liquefying agents can preferably be added in amounts of 0.1-0.7% by weight. The liquefier used are primarily water-glass or soda-containing liquefiers, which are known, for example, under the name Form-sil. The slip is then dried to a press moisture of about 6% by weight, preferably spray-dried, and the resulting mass is granulated.

Die granulierte erfindungsgemässe keramische Masse wird zu einem Rohling verpresst. Die Rohlinge werden wie üblich getrocknet, besitzen eine sehr gute Grünfestigkeit und eignen sich aufgrund ihres günstigen Porengefüges besonders gut zum Aufbringen einer Glasur. Sie werden vorzugsweise im Schnellbranntverfahren bei Temperaturen von 900-1100°C, vorzugsweise bei 1000-1050°C, gebrannt, wobei der Brennzyklus in Zeiten von 1-6 Stunden, vorzugsweise 2-4 Stunden, durchgeführt wird. Die aus der erfindungsgemässen keramischen Masse gepressten Rohlinge sind aber auch ebenso für einen konventionellen Brannt geeignet, was insofern ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Massen ist. The granulated ceramic mass according to the invention is pressed into a blank. The blanks are dried as usual, have a very good green strength and are particularly suitable for applying a glaze due to their favorable pore structure. They are preferably fired using the rapid firing method at temperatures of 900-1100 ° C., preferably at 1000-1050 ° C., the firing cycle being carried out in times of 1-6 hours, preferably 2-4 hours. However, the blanks pressed from the ceramic mass according to the invention are also suitable for conventional firing, which is a particular advantage of the masses according to the invention.

Der gebrannte Scherben hat eine sehr gute Biegefestigkeit, die in allen Fällen den in der DIN 18 155 geforderten Werten entspricht. Die Brennschwindung ist sehr gering und liegt unter etwa 1%. Darüber hinaus besitzt der Scherben eine sehr helle Brennfarbe, die teilweise cremefarben bis hellbraun ist. Ein wesentlicher Vorteil des aus der erfindungsgemässen keramischen Masse hergestellten Scherbens liegt darin begründet, dass er nahezu keine Feuchtigkeitsdehnung besitzt und damit in einer Glasur keine Haarrisse verursacht. The fired body has a very good flexural strength, which in all cases corresponds to the values required in DIN 18 155. The focal shrinkage is very low and is below about 1%. In addition, the body has a very light firing color, which is sometimes cream-colored to light brown. An important advantage of the body made from the ceramic composition according to the invention is that it has almost no moisture expansion and therefore does not cause hairline cracks in a glaze.

Die erfindungsgemässe keramische Masse ist aufgrund der Verwendung der besonderen Kalkkomponente im Vergleich mit bekannten Calciumsilikaten mit nur geringen Rohstoffkosten belastet. Dabei ist besonders hervorzuheben, Because of the use of the special lime component, the ceramic composition according to the invention is burdened with only low raw material costs in comparison with known calcium silicates. It is particularly important to emphasize

dass als billige Kalkkomponente beispielsweise der Abfall, der bei der Gasbetonherstellung in grossen Mengen anfällt, verwendet werden kann oder Gasbetonprodukte eingesetzt werden können, die auf dem Bausektor keinen Absatz finden. Da bei jeder Gasbetonfertigung grosser Wert auf Gleich-mässigkeit der Zusammensetzung der Rohstoffmischung gelegt wird, ist die Zusammensetzung der gehärteten Produkte nur geringen Schwankungen unterworfen und wegen dieser Gleichmässigkeit der Einsatz derartiger Erzeugnisse zum Aufbau einer keramischen Masse besonders geeignet. that, for example, the cheap lime component can be waste that is produced in large quantities in the production of gas concrete or gas concrete products that are not sold in the construction sector can be used. Since great importance is attached to the uniformity of the composition of the raw material mixture in every gas concrete production, the composition of the hardened products is subject to only slight fluctuations and because of this uniformity the use of such products is particularly suitable for building up a ceramic mass.

Dennoch lag die Verwendung einer derartigen hochporösen Kalkkomponente keineswegs nahe. Beispielsweise ist diese Komponente auch noch im Feinstkornbereich porös, so dass zu erwarten war, dass beim Pressen der Masse das Gefüge teilweise nur elastisch deformiert wird und nach dem Pressen der Rohling durch die elastische Nachwirkung des Gefüges gelockert wird. Diese Erscheinung ist beispielsweise bei der Verwendung von Glimmer bekannt. Offenbar dringen vorliegend jedoch Tonteilchen in die Poren der Kalkkomponente ein und stützen das Gerüst beim Pressen derart ab, Nevertheless, the use of such a highly porous lime component was by no means obvious. For example, this component is also porous in the finest grain area, so that it was to be expected that when the mass was pressed, the structure would in some cases only be elastically deformed and after the pressing the blank would be loosened by the elastic after-effect of the structure. This phenomenon is known, for example, when using mica. In the present case, however, clay particles apparently penetrate into the pores of the lime component and support the framework during pressing in such a way

dass keine beachtliche elastische Verformung auftritt. Desweiteren war zu erwarten, dass die relativ leichte Kalkkomponente bei der Vermahlung aufschwimmt und dadurch eine homogene Vermahlung verhindert wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass keine Mahlbarkeitsprobleme auftreten. Wahrscheinlich sind hierfür ebenfalls die Tonteilchen verantwortlich, die in das Porengefüge eindringen können und das Kalkkomponentenkorn beschweren, so dass keine Entmischungen des Mühlenversatzes auftreten. Darüber hinaus ist bekannt, dass Calciumsilikatphasen schwerwiegende Verflüssigungsprobleme bedingen. Diese Probleme konnten jedoch vorliegend nicht beobachtet werden, ebenso wie auch das aufgrund der Kapillarporosität der Calciumsilikathydratphasen zu erwartende schlechte Trocknungsverhalten der gepressten Formkörper nicht auftrat. that there is no significant elastic deformation. Furthermore, it was to be expected that the relatively light lime component would float up during the milling process, thereby preventing homogeneous milling. However, it has been shown that there are no grindability problems. The clay particles, which can penetrate the pore structure and weigh down the lime component grain, are probably also responsible for this, so that no segregation of the mill offset occurs. In addition, calcium silicate phases are known to cause serious liquefaction problems. However, these problems could not be observed in the present case, nor did the poor drying behavior of the pressed moldings to be expected due to the capillary porosity of the calcium silicate hydrate phases occur.

Die Verwendung der hydrothermalgehärteten Kalkkomponente in einer keramischen Masse ist insbesondere deshalb für den keramischen Brand vorteilhaft, weil die Calciumsilikathydratphasen ebenso wie das im Hydrothermalprozess oberflächlich angelöste Quarzkorn und die Tonsubstanz bei Temperaturen um 500-600C eine hohe Aktivierungsenergie besitzen, so dass Festkörperreaktionen begünstigt werden und damit ggf. Sinterhilfen entbehrlich sind. Die Folgen sind schnellablaufende Festkörperreaktionen, und dadurch werden sehr kurze Brennzeiten ermöglicht. Insofern erhält man aus der erfindungsgemässen keramischen Masse gebrannte Scherben mit besonders hohen Festigkeiten und im Gegensatz zu bekannten Kalksteingutscherben mit einer überraschend guten Glasuraffinität, so dass in bezug auf Glanz und Glätte mit nahezu jeder Glasur sehr gute Brennergebnisse erzielt werden können. The use of the hydrothermally hardened lime component in a ceramic mass is particularly advantageous for ceramic firing because the calcium silicate hydrate phases as well as the surface of the quartz grain dissolved in the hydrothermal process and the clay substance have a high activation energy at temperatures around 500-600C, so that solid-state reactions are promoted and thus sintering aids may be unnecessary. The consequences are fast-running solid-state reactions, which enables very short burning times. In this respect, fired cullet with particularly high strengths and, in contrast to known limestone cullet fragments, with a surprisingly good glaze affinity is obtained from the ceramic composition according to the invention, so that very good firing results can be achieved with almost any glaze in terms of gloss and smoothness.

Beispiel example

Zur Herstellung einer erfindungsgemässen keramischen Masse wurden zunächst 100 kg Steingutton mit 60 kg Wasser in einem Lösequirl dispergiert. Gleichzeitig wurde 1 kg Formsil zugesetzt. Die Dispersion wurde anschliessend mit 100 kg Gasbetonbruch in einer Kugelmühle zwei Stunden eisenfrei vermählen. Der daraus entstandene Schlicker wurde mit Heissluft getrocknet bis auf eine Pressfeuchte von 6 Gew.-% Wasser und granuliert. Das Granulat wurde dann in To produce a ceramic composition according to the invention, 100 kg of stone buttons with 60 kg of water were first dispersed in a soldering girl. At the same time, 1 kg of Formsil was added. The dispersion was then milled iron-free in a ball mill for two hours with 100 kg of aerated concrete. The resulting slurry was dried with hot air to a press moisture of 6% by weight of water and granulated. The granules were then in

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

623801 623801

4 4th

einer Wandfliesenpresse zu einem Rohling gepresst. Der Rohling wurde in einem Durchlauftrockner bei 110°C getrocknet und dann im Durcfylaufofen bei 1000°C zwei Stunden gebrannt. ' _, a wall tile press pressed into a blank. The blank was dried in a continuous dryer at 110 ° C and then fired in a continuous oven at 1000 ° C for two hours. '_,

Der gebrannte Scherben war cremefarben und besass eine The fired body was cream colored and had one

Biegefestigkeit von 180 kp/cm2. Auf den Scherben wurde eine Glasur aufgetragen, die bei 950°C eingebrannt wurde. Die Glasurhaftung sowie Glanz und Glätte der Glasur waren einwandfrei. Der Autoklartest ergab, dass keine schädliche 5 Feuchtigkeitsdehnung auftritt. Flexural strength of 180 kp / cm2. A glaze was applied to the cullet, which was baked at 950 ° C. The glaze adhesion as well as the gloss and smoothness of the glaze were flawless. The auto-clear test showed that no harmful moisture expansion occurs.

Claims

623801

1.5

% By weight

AI2O3

1. Ceramic, in particular quick-firing mass consisting essentially of a clay component, a lime component and water, characterized in that it contains, as a lime component, a product formed from a hydrothermally hardened, predominantly spherical porous lime-sand product.

2nd

to

2. Ceramic mass according to claim 1, characterized in that the lime component has a density between 0.4 and 0.8 g / cm3 and a porosity of 60 to 90%.

2nd

PATENT CLAIMS

3rd

% By weight

Loss on ignition

3rd

to

3. Ceramic mass according to claim 1 or 2, characterized in that the lime component is essentially composed of quartz grains cemented over a binder structure made of calcium silicate hydrates.

4. Ceramic mass according to claim 3, characterized in that the proportion of quartz grains in the lime component is 60 to 80 wt .-%.

5. Ceramic mass according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lime component has the following chemical composition:

Si02

50

to

55

% By weight

CaO

20th

to

25th

% By weight

Fe203

0.5

to

6. Ceramic mass according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lime component is a product, in particular a waste product, of gas concrete production.

7. Ceramic mass according to claim 1, characterized in that it contains earthenware clays as clay component and that the mixing ratio of clay component to lime component is 95: 5 to 40:60, preferably 75: 25 to 50:50, parts by weight.

8. Ceramic mass according to claim 1, characterized in that it contains 6 wt .-% water.

8th

% By weight

MgO

9. Ceramic mass according to claim 1, characterized in that it contains 2 to 10 wt .-% flux.

10. A process for producing a ceramic mass according to claim 1, characterized in that earthenware clays are iron-free ground with the addition of about 30% by weight of water with the lime component until a pourable ceramic slip is formed, the slip then up to a press moisture of 6 % By weight dries and the resulting product is granulated

11. The method according to claim 10, characterized in that one carries out the grinding in a ceramic ball mill.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that flux is added to the mill offset in an amount of 2 to 10 wt .-%.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that liquefying agent is added to the mill offset in an amount of 0.1 to 0.7 wt .-%.

14. The method according to claim 10, characterized in that drying the slip by spray drying.

15. Use of the ceramic mass according to claim 1 for the production of earthenware products, characterized in that the granulated ceramic mass is pressed into a blank, this is dried, glazed and fired at temperatures of 900 to 1100 ° C in a firing cycle of 1 to 6 hours .

15

to

20th

% By weight

16. Use according to claim 15, characterized in that one carries out the firing at temperatures of 1000 to 1050 ° C, preferably in a firing cycle of 2 to 4 hours.